Objavili rastliny budúcnosti voči zmene klímy

Trávy, ktorými poľnohospodári kŕmia svoje zvieratá a pastviny, na ktorých sa pasú už nedokážu tak úspešne odolávať klimatickým zmenám, ktoré pociťujeme už aj v našich končinách. Najnovší vedecký objav im tak dáva nádej, že svet spozná nové druhy, ktoré budú oveľa odolnejšie voči klimatickým zmenám, ktoré trápia celý svet. Dalito.sk na to upozornila hovorkyňa Akadémie vied Českej republiky Eliška Zvolánková.

Olomouckí odborníci  z Ústavu experimentálnej botaniky Českej akadémie vied zistili, prečo genóm jedného z rodičov začína časom dominovať v niektorých hybridoch trávy. Objav, pri ktorom vedci okrem iného použili konfokálny mikroskop so super rozlíšením, jediný svojho druhu v Českej republike, má pre chovateľov zásadný význam. Pomôže im efektívnejšie pestovať odolnejšie a výnosnejšie poľnohospodárske plodiny, ktoré sa dajú pestovať aj v náročných klimatických podmienkach.

Genetici rastlín v Olomouci skúmajú hybridy tráv, ktoré kombinujú vlastnosti kostravy (Festuca sp.) a mätonohu (Lolium sp.). Mätonohy sú  trávy používané chovateľmi dobytka pre ich vynikajúce vlastnosti, najmä pre vysoký výnos a veľké množstvo výživných látok. Tieto trávy sa však nedokážu tak dobre vyrovnať so suchom, teplom alebo mrazom. Naopak, kostravy sú oveľa lepšie schopné to zvládnuť, ale chýbajú im požadované vlastnosti mätonohu. Ideálna pre pestovateľov je kombinácia týchto dvoch druhov tráv.

Mätonoh a kostrava, ktoré pokrývajú dvojnásobok ornej pôdy v Českej republike,   sú mnohými odborníkmi považované za rastliny budúcnosti. Nie sú dôležité len pre poľnohospodárov, ale majú aj značnú ekologickú úlohu. Môžu zabrániť erózii pôdy a pomôcť zadržiavať vodu v krajine.

Ďalšia generácia hybridov stráca ideálne vlastnosti

Krížením mätonohu s kostravou vytvorili chovatelia množstvo odrôd nazývaných Festulolia. Olomouckí vedci z Centra štruktúrnej a funkčnej genomiky rastlín Ústavu experimentálnej botaniky CAS (IEB CAS) molekulárnymi metódami odhalili, že v nasledujúcich generáciách týchto hybridov  sa mätonoh postupne začína zväčšovať a strácajú sa vlastnosti kostry. Preto sa v posledných troch rokoch zamerali  na problém   stability svojho genómu  v týchto hybridoch.

Výsledky  výskumu, teraz publikované  v  prestížnom časopise New Phytologist, potvrdzujú,  že jeden z rodičovských genómov je stabilnejší a druhý je naopak náchylnejší na rôzne eliminácie.

„V nasledujúcich generáciách medzidruhových hybridov postupne začína prevládať dominantný genóm. Táto prevaha sa deje na úrovni celej dedičnej informácie. Ak sa hybrid naďalej množí, môže sa stať, že za niekoľko generácií sa úplne odstráni celá rodičovská časť genómu, hybrid sa stane čistým druhom a požadované vlastnosti druhého rodiča sa stratia. V našom prípade to znamená, že z Festulólie sa stane mätonoh, takže tieto trávy stratia svoju odolnosť,” povedal vedúci  výskumnej skupiny David Kopecký.

Výskum bol podľa neho metodologicky náročný. “K eliminácii proce dochádza pri tzv. meotickom delení buniek, ku ktorému dochádza u trávnych kvetov. Najprv sme  z nich  museli odstrániť približne dvojmilimetrové prašníky a až potom zistiť, v akom štádiu  dochádza k eliminácii dedičnej informácie,” hovorí David Kopecký. Táto analýza by nebola možná bez použitia najmodernejšieho mikroskopu  pre štúdium genetiky rastlín, ktorý dokáže modelovať 3D štruktúru vyšetrovanej vzorky s veľmi vysokým rozlíšením a v Olomouci je jediný pre výskum rastlín v Českej republike.  

Prielom pre chovateľov

Vedci veľmi úzko spolupracovali s chovnou stanicou z Hladkých Životíc. Pre chovateľov je to prelomový výsledok.

„V našej praxi veľmi často používame medzidruhové hybridy.  Takto môžeme získať plodiny s ideálnymi vlastnosťami. Napríklad krížime voľne žijúcich príbuzných niektorých plodín, ktoré sú odolnejšie, s kultúrnymi druhmi, ktoré naopak zabezpečia vyšší výnos a kvalitu. Doteraz sme nevedeli, prečo sa v niektorých hybridoch stráca rodičovský genóm as ním požadované vlastnosti. To komplikuje naše úsilie o vytvorenie stabilných hybridov. Preto veľmi vítame akékoľvek nové poznatky v tejto oblasti,” vysvetlil hlavný chovateľ Libor Jalůvka.

A čo nestabilita kríženia v iných rastlinách?

Olomoucký výskum týmto objavom nekončí. Tím Davida Kopeckého sa teraz zameria na problém,  či mechanizmus, ktorý spôsobuje nestabilitu medzidruhových trávnych hybridov, platí aj pre iné rastliny. Vedci tiež chcú zistiť, či by sa tento proces dal ovplyvniť a prípadne zvrátiť. V budúcnosti by mohli nielen ponúknuť chovateľom presné analýzy genómu, ako to robia dnes, ale boli by schopní celkom presne predpovedať, ako dlho bude trvať, kým  hybridy budú mať  problémy so  stabilitou genómu.  Genetici  chcú tiež  využiť najmodernejšie biotechnologické metódy, vrátane genetických modifikácií, na získanie presného nástroja na modifikáciu dedičnej informácie nestabilných hybridov.

Podľa Jana Bartoša, vedúceho Centra pre štruktúrnu a funkčnú genomiku rastlín IEB CAS, môžu tieto zistenia zmeniť celý proces medzidruhového kríženia.  

„Vážim si prácu mojich kolegov a som rád, že ich výskum bude mať priamy vplyv na prax. Nový objav uľahčí prácu chovateľom a prispeje k vzniku plodín s vyšším výnosom, kvalitou, odolnosťou voči chorobám a škodcom, a  najmä plodín, ktoré sa dokážu lepšie prispôsobiť zmene klímy. Chov hybridov by tak mohol byť rýchlejší a lacnejší,” uzatvára Ján Bartoš.

Olomoucké centrum pre štruktúrnu a funkčnú genomiku rastlín Ústavu experimentálnej botaniky Českej akadémie vied sa zameriava na štúdium štruktúry a funkcie dedičných informácií o rastlinách, najmä obilninách, banánovníkoch a trávach. Využíva najmodernejšie metódy cytogenetiky, molekulárnej biológie a genomiky a podieľa sa na medzinárodných projektoch zameraných na čítanie dedičných informácií o dôležitých plodinách a izoláciu dôležitých génov. Je celosvetovo uznávaným pracoviskom, ktoré vyvinulo unikátne metódy a postupy a svojimi výsledkami prispieva k šľachteniu nových odrôd poľnohospodárskych plodín s požadovanými vlastnosťami.

(Ak sa vám tento článok páčil, redakcii Dalito.sk môžete darovať kávu)